dc.contributor.advisor | Ulusay, Reşat | |
dc.contributor.author | Karapınar, Dilek | |
dc.date.accessioned | 2017-06-16T11:21:38Z | |
dc.date.available | 2017-06-16T11:21:38Z | |
dc.date.issued | 2017 | |
dc.date.submitted | 2017-06-09 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/3547 | |
dc.description.abstract | One of the factors affecting physical and mechanical properties of rocks is
temperature. This effect, which is called thermal effect,
manifests itself
in the
applications of field of geo
-
engineering such as geological repositories for
radioactive wastes, underground gasification of coal, geothermal energy, deep
underground mining where rocks are subjected to high temperatures, and in the
form of tempera
ture increases in stone buildings
which subject to fires.
In studies
related to the first type of thermal effect mentioned above, rock samples are
heated until the desired temperature is reached and then physical and mechanical
properties are determined un
der this temperature. This application requires
expensive and more sophisticated test devices and there is limited number of
study on this kind of thermal effect. In the assessment of the other thermal effect,
which represents fires, by considering the con
ditions after fires, changes due to
temperature are evaluated on the specimens which were first subjected to heating
and then allowed to cool down to room temperature. Although the number of
studies based on this approach is greater, in our country, ther
e is limited study,
which were conducted on the variation of physical and mechanical properties of
only a few building stones.
By considering the above mentioned issues, in this thesis study, it was aimed to
investigate the changes in the physical and mech
anical properties of granite and
marble samples depending on temperature based on a thermal effect occurred in
iv
the near past and to assess general trends and threshold temperature values
associated with the changes in these properties by comparing the resu
lts from this
and previous studies. For these purposes, the specimens prepared from both rock
types to be used in different tests were subjected to thermal effect under
temperatures reaching up to 1000
o
C, and then they were allowed to cool down
slowly to r
oom temperature.
Main physical and mechanical properties of all
specimens were determined and
assessed,
besides their stre
s
s
-
strain curves were
also drawn t
o evaluate their variations depending on temperature.
In addition,
porosity of the specimens was al
so determined using X
-
ray CT method and the
results obtained from this study were compared t
o
those obtained fr
o
m the
previous studies with similar purpose.
Based on the results of the study,
except small fluctuatio
ns, generally no evident
change in the m
ineral composition of the granite and marble specimens depending
on the increase in
temperature has occurred.
For both rock types, except
porosity, it is understood that all physical and mechanical properties showed a
decrease with increasing temperature
. Both granite and marble specimens show
transition from brittle to ductile behaviour as temperature increases and this trend
confirms the results of the previous studies. If the granite and marble, of which the
values of slake durability index significant
ly reduced with the increase in
temperature, are subjected to a number of wetting
-
drying cycles in the field and
then used as a building stone, the
se materials
would be adversely influenced by
thermal effect resulted from fires. The values of porosity dete
rmined from the X
-
ray
CT method and the method suggested by ISRM are consistent until a certain
temperature. The comparisons between the results of this study and those from
the previous
similar studies conducted on granites and marbles indicated that the
physical and mechanical properties of the specimens subjected to thermal effect
generally show a similar trend to those in the previous investigations. According to
the values of threshold temperature, which were estimated from the average trend
lines for
different rock properties, the threshold value indicating that the granite
specimens are evidently influenced by the increase in temperature is 400
o
C, while
it is 100
o
C for the marble specimens. | tr_TR |
dc.description.tableofcontents | İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET
................................
................................
................................
.......................
İ
ABSTRACT
................................
................................
................................
...........
İİİ
TEŞEKKÜR
................................
................................
................................
............
V
İÇİNDEKİLER
................................
................................
................................
........
Vİ
ŞEKİLLER
................................
................................
................................
...........
Vİİİ
ÇİZELGELER
................................
................................
................................
......
Xİİİ
SİMGELER VE KISALTMA
LAR
................................
................................
..........
XİV
1.
GİRİŞ
................................
................................
................................
...........
1
2.
SICAKLIĞIN KAYA ÖZEL
LİKLERİNE VE DAVRANI
ŞINA ETKİLERİYLE
İLGİLİ ÖNCEKİ ÇALIŞM
ALAR
................................
................................
...............
5
2.1.
Isıl Etkiye Maruz Kalmış Granitlerin Fiziksel ve Mekanik Özelliklerindeki
Değişimin Araştırıldığı Çalışmalar
................................
................................
..........
5
2.2.
Isıl Etkiye Maruz Kalmış Mermerlerin Fiziksel ve Mekanik Özelliklerindeki
Değişimin Araştırıldığı
Çalışmalar
................................
................................
..........
8
2.3.
Isıl Etkiye Maruz Kalmış Diğer Kaya Türlerinin Fiziksel ve Mekanik
Özelliklerindeki Değişimin Araştırıldığı Çalışmalar
................................
...............
11
3.
MALZEMELER VE KULLAN
ILAN DENEYSEL YÖNTEM
LER
..................
16
3.1. Kaya Türü Seçimi ve Örnekleme
................................
................................
...
16
3.2. Deney Yöntemleri
................................
................................
..........................
18
3.2.1. Mineralojik Çözümlemelerde Kullanılan Yöntemler
................................
....
18
3.2.2. Isıtma Yöntemi
................................
................................
...........................
20
3.2.3. Kay
a Mekaniği Deneylerinde Kullanılan Yöntemler
................................
....
21
3.2.4. X
-
ışınları Bilgisayarlı Tomografi Çekim Yöntemi
................................
........
21
4.
İNCELENEN KAYA TÜRLE
RİNİN FİZİKSEL VE ME
KANİK
ÖZELLİKLERİNİN SICAK
LIKLA DEĞİŞİMİ
................................
..........................
25
4.1. İncelenen Kaya Türlerinin Mineralojik Özelliklerinin Sıcaklıkla Değişimi
.......
25
4.1.1. Granit Örneklerinin Mineralojik Özelliklerinin Sıcaklıkla Değişimi
...............
25
4.1.2.
Mermer Örneklerinin Mineralojik Özelliklerinin Sıcaklıkla Değişimi
...........
31
4.2. İncelenen Kaya Türlerinin Fiziksel ve İndeks Özelliklerin
in Sıcaklıkla Değişimi
................................
................................
................................
.............................
36
4.2.1. Granit Örneklerinin Fiziksel ve İndeks Özelliklerinin Değişimi
....................
36
vii
4.2.2. Mermer Örneklerinin Fiziksel ve İndeks Özelliklerinin Değişimi
..................
41
4.3. İncelenen Kaya Türlerinin Mekanik Özelliklerinin Sıcaklıkla Değişimi
...........
46
4.3.1. Granit Örneklerinin Mekanik Özelliklerinin Değişimi
................................
...
46
4.3.2. Mermer Örneklerinin M
ekanik Özelliklerinin Değişimi
................................
.
50
4.4. İncelenen Kaya Türlerinin Diğer Özelliklerinin Sıcaklıkla Değişimi
................
54
4.4.1. Renk değişimi
................................
................................
............................
54
4.5.
X
-
ışınları Bilgisayarlı Tomografi Çekimlerinin Değerlendirilmesi
...................
56
5. BULGULARIN ÖNCEKİ
ÇALIŞMALARIN SONUÇLA
RIYLA
KARŞILAŞTIRILMASI
................................
................................
..........................
63
5.1. Granitler Üzerinde Yapılan Çalışmaların Sonuçlarının Karşılaştırılması
.......
64
5.1.1 Fiziksel Özelliklerin Karşılaştırılması
................................
...........................
64
5.1.2 Mekanik Özelliklerin Karşılaştırılması
................................
..........................
67
5.2. Mermerler Üzerinde Yapılan Çalışmaların Sonuçlarının
Karşılaştırılması
.....
74
5.2.1 Fiziksel Özelliklerin Karşılaştırılması
................................
...........................
74
5.2.2 Mekanik Özelliklerin Karşılaştırılması
................................
..........................
79
6. SONUÇLAR VE
ÖNERİLER
................................
................................
............
85
KAYNAKLAR
................................
................................
................................
........
87
ÖZGEÇMİŞ
................................
................................
................................
..........
92
EKLER
................................
................................
................................
.................
93 | tr_TR |
dc.language.iso | tur | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Isıl etki | tr_TR |
dc.subject | sıcaklık | tr_TR |
dc.subject | granit | tr_TR |
dc.subject | mermer | tr_TR |
dc.subject | fiziksel ve mekanik özellikler | tr_TR |
dc.subject | Thermal effect | tr_TR |
dc.subject | temperature | tr_TR |
dc.subject | granite | tr_TR |
dc.subject | marble | tr_TR |
dc.subject | physical and mechanical properties | tr_TR |
dc.title | Isıl Etkiye Maruz Kalmış Granit Ve Mermer Örneklerinin Fiziksel Ve Mekanik Özelliklerindeki Değişiminin Araştırılması | tr_TR |
dc.title.alternative | Investigation Of The Variation In Physical And Mechanical Properties Of Granite And Marble Samples Subjected To Thermal Effect | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Kayaların fiziksel ve mekanik özelliklerinde değişimlere neden olan fak
törlerden biri de sıcaklıktır. Isıl etki olarak adlandırılan bu etki; günümüzde yer mühendisliği
alanında kaydedilen gelişmeler kapsamında radyoaktif atıkların depolanması,
kömür damalarından gaz üretimi, jeotermal enerji, derin maden işletmeleri gibi
uygu
lamalarda kayaların ortaya çıkan yüksek sıcaklıklara maruz kalmaları ve
ayrıca yangınların meydana geldiği taş yapılarda yangınla birlikte gelişen sıcaklık
artışlarıyla birlikte kendisini göstermektedir. Isıl etkinin yukarıda belirtilen ilk türüyle
ilgili çalışmalarda kaya örnekleri istenilen sıcaklığa ulaşılana değin ısıtılmakta ve
fiziksel ve mekanik özellikler bu sıcaklık altında tayin edilmekte olup, bu uygulama
pahalı ve daha karmaşık deney cihazlarını gerektirmekte ve bu tür etkiyle ilgili
sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Yangınları temsil edilen diğer ısıl etkinin
değerlendirilmesinde ise, genellikle yangın sonrası durum dikkate alınarak, önce
ısıtılıp sonra soğutulmuş örnekler üzerinde yapılan deneylerle sıcaklığa bağlı
değişimler incelenmektedir. Bu yaklaşıma göre yapılmış çalışmalar daha fazla
olmakla birlikte, ülkemizde sadece yapı taşı olarak kullanılan bazı kaya türlerinin
fiziksel ve mekanik özelliklerinin sıcaklıkla değişiminin incelendiği oldukça sınırlı
sayıda çalışma mevcuttur.
Yukarıda belirtilen hususlar dikkate alınarak bu tez çalışmasında; geçmişte maruz
kalınmış ısıl etkiye bağlı olarak granit ve mermer örneklerinin fiziksel ve mekanik
özelliklerinde sıcaklıkla değişimin araştırılması ve sonuçların aynı tür kayalarla ilgili
önceki benzer çalışmaların sonuçlarıyla karşılaştırılarak, bu özelliklerin sıcaklıkla
değişimindeki genel eğilimlerin ve bunlara ilişkin eşik sıcaklık değerlerinin
belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda her iki kaya türünden farklı
deneylerdekullanılmak üzere hazırlanan örnekler, önce 1000o C’ye kadar değişik
sıcaklıklarda ısıl etkiye maruz bırakılmışlar, daha sora yavaş şekilde oda
sıcaklığına kadar soğutulmuşlardır. Bu şekilde hazırlanmış tüm örneklerin başlıca
fiziksel ve mekanik özellikleri tayin edilerek değerlendirilmiş, ayrıca gerilme-birim
deformasyon eğrileri çizilerek bunların sıcaklığa bağlı değişimleri ortaya
konulmuştur. Bunların yanı sıra, granit ve mermer örneklerinin gözeneklilikleri X
-ışınları CT yöntemiyle de tayin edilmiş ve ayrıca bu çalışmadan elde edilen
sonuçlar aynı tür kayalar üzerinde yapılmış önceki çalışmaların sonuçlarıyla
karşılaştırılmıştır.
Çalışmanın sonuçlarına göre; sıcaklık arttıkça, küçük dalgalanmalar dışında,
incelenen granit ve mermer örneklerinin mineralojik bileşimlerinde sıcaklıkla belirgin bir değişimin olmadığı anlaşılmaktadır. Her iki kaya türü için görünür
gözeneklilik dışında, incelenen fiziksel ve mekanik özelliklerin sıcaklık arttıkça
azaldıkları anlaşılmaktadır. Granit ve mermer örneklerinin yenilme davranışı
sıcaklık artıkça kırılgandan sünümlüye doğru bir geçiş göstermekte olup, bu durum
önceki çalışmaların sonuçlarını desteklemektedir. Sıcaklıktaki artışla birlikte suda
dağılmaya karşı duraylılık indeksi değerleri oldukça azalan granit ve mermerin
doğada yüzeye yakın kesimlerde çok sayıda ıslanma-kuruma süreçlerine maruz
kalmaları ve bu durumda yapı malzemesi olarak kullanılmaları halinde çıkabilecek
yangınlardan kaynaklanacak ısıl etkinin bu malzemeleri olumsuz yönde etkilemesi
söz konusu olab
ilecektir. X-ışınları CT yöntemi ve ISRM’nin önerdiği yöntem
kullanılarak belirlenen gözeneklilik değerleri belirli bir sıcaklığa kadar
örtüşmektedir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar granit ve mermerler üzerinde
yapılmış benzer amaçlı önceki çalışmalarla
karşılaştırıldığında, ısıl etkiye maruz kalmış örneklerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin genel olarak önceki çalışmalardakilerle oldukça benzer bir eğilim sergiledikleri anlaşılmaktadır.
Karşılaştırılan özelliklerin ortalama eğilim çizgilerinden farklı özelikler esas alınarak
belirlenen eşik sıcaklık değerlerine göre, granitin sıcaklık artışından genel olarak
belirgin şekilde etkilenmeye başladığı eşik sıcaklık 400oC iken, bu sıcaklığın
mermer için 100 C olduğu belirlenmiştir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Jeoloji Mühendisliği | tr_TR |